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新知客杂志:太空垃圾大扫除(图)

http://www.sina.com.cn  2008年10月31日 17:41  《新知客》
新知客杂志:太空垃圾大扫除(图)

太空垃圾大扫除

  文/ 孙爽 部分资料提供/中国空间技术研究院研究员 庞之浩

  滞留轨道,日夜奔跑,难以计数的太空垃圾与宇航员爱德华·怀特的手套拥有相同的命运。它们时刻等待着重返大气层的归期。

  在近地卫星轨道上有一只在此飞行了43 年的手套,它原本属于美国太空行走第一人——“双子星座4 号”飞船的宇航员爱德华·怀特(Edward White)中校。如果不是1965 年6 月3 日那天中校不小心将其遗失在太空中,此刻这只手套应该躺在美国国家航空航天博物馆里。这只极具纪念意义却未能成为收藏品的手套,就像人类其他的航天副产品一样,执行完自己的任务,却为其后数代的太空科学家们带来了不小的困扰。

  “垃圾”意味着报废了的、没有用的、会污染环境的东西。而与地球垃圾的最大不同,“太空垃圾”不但很难被清除,而且具有强大的攻击性。从爱德华·怀特手中脱离、进入近地轨道的那个瞬间,这只手套便开始在强大地球磁场的作用下绕地旋转,奔跑、呼啸,时速达到2.8 万千米。这么快的速度,如果迎面与人类航天器相撞,很容易就能穿透其外壳,打坏内部的控制系统或有效载荷,甚至引起爆炸⋯⋯

  有杀伤力的当然远不止这只手套,从望远镜中观察,距离地球600 至2000 千米高空中,环绕着一条由数千万太空垃圾组成的危险地带,它们占据了人类航天器工作的轨道。

  科学家们用“轨道碎片”代表“太空垃圾”。总的来说,轨道碎片主要由三部分组成。一是已经退役的包括卫星、探测器等在内空间飞行器,以及空间物体之间的碰撞产生的碎块等;二是运载火箭的高级段,火箭的第1 级和第2 级在距离地球不高的地方分离,一般都能进入大气层而焚毁,第3 级以上的高级段,包括完成任务的火箭箭体和卫星本体、火箭的喷射物,长期逗留在太空,成为太空垃圾;三是航天员遗落在太空的物品。轨道碎片是空间环境的主要污染源。

  因偶然因素爆裂而改变轨道的物体与其他物体相撞,撞击出更多碎片,碎片彼此又碰撞,又产生出更多的小碎片。如此往复,除非落入大气层被磨擦热烧毁,否则,在没有大气摩擦的1000 千米以上高空,这些垃圾即使“粉身碎骨”也仍会绕地旋转几百年,甚至上千年。低于700 千米的报废卫星,在太空滞留的时间也至少超过5 年。

  无数碎片像霰弹一样射向正在服役的航天器,防不胜防,几毫米大小就能损坏航天器外壳;直径1 厘米的碎片碰撞卫星时释放的能量相当于一颗手榴弹爆炸;几厘米、十几厘米就可以改变航天器的运行轨道了。在这些碎片的作用下,著名的“哈勃”望远镜已经伤痕累累,外表遍布凹坑和划痕,还有数百个深洞,这些伤痕中,说不定有爱德华这只手套的“功劳”。

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